一种芯片键合辅助加压装置的制作方法

1.本发明涉及芯片加工设备技术领域，具体涉及一种芯片键合辅助加压装置。


背景技术：

2.半导体键合技术可以将具有较大晶格失配的不同特性材料通过接触面间的分子力或键合化学力键合在一起。通过不同特性材料间的键合，将不同材料的优势结合起来，从而提高器件设计的自由度。
3.倒装键合技术是把裸芯片通过焊球直接连接到基板上，省去了芯片与基板之间的引线连接，在芯片与基板间形成了最短的连接通路，可获得良好的电气性能和较高的封装速度，封装密度高，封装后的频率特性好，提高了生产效率；随着芯片尺寸规格的不断增大，倒装键合时，需要更大的键合压力，才能实现芯片与基板的可靠连接。
4.然现有的芯片之间主要靠重力作用和大气压力相互贴紧，键合过程中要求保持芯片的基片和盖片的水平放置和均匀接触，以实现紧密闭合并且各处受力一致，保证两片相互键合芯片之间良好化学键的形成，受力不均匀非常容易造成芯片的接触不良，从而造成键合失，然仅通过重力和大气会导致芯片的键合连接效果差，现有技术中采用气缸或者液压缸的驱动机构对芯片键合进行辅助加压，这种直接驱动的加压效果对压力调节效果差，往往导致压力较大造成芯片的损坏。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种芯片键合辅助加压装置，解决现有芯片键合加压调节效果差，导致芯片损坏的技术问题。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
7.一种芯片键合辅助加压装置，包括主体机箱，所述主体机箱的一侧设置有用于取放芯片的窗口，所述主体机箱内部设置有压合组件和支撑座，所述支撑座用于放置芯片，所述压合组件用于对芯片进行压紧键合；所述压合组件包括固定安装在主体机箱内的多个导向杆，所述导向杆上滑动安装有升降座，所述升降座下端固定设置有压合座；
8.所述导向杆外周套设有复位弹簧，所述复位弹簧两端分别连接在主体机箱和升降座上；
9.所述主体机箱顶部固定设置有驱动气罐，所述驱动气罐的输出端通过伸缩气囊与升降座相连。
10.作为本发明进一步的方案：所述主体机箱上安装有滑移组件，所述滑移组件用于驱动支撑座平移滑动。
11.作为本发明进一步的方案：所述支撑座包括下支架，所述下支架上固定设置有下底座，所述下底座上端固定设置有多个支撑柱，所述支撑柱上端固定设置有上撑板。
12.作为本发明进一步的方案：所述支撑座上设置有夹持部件，所述夹持部件用于对芯片进行夹紧。
13.作为本发明进一步的方案：所述滑移组件包括滑动设置在主体机箱上的驱动齿条和固定安装在主体机箱上的驱动电机，所述支撑座固定安装在驱动齿条上，所述驱动电机的输出端固定连接有驱动轴，所述驱动轴上固定安装有与驱动齿条啮合连接的驱动齿轮。
14.作为本发明进一步的方案：所述驱动齿条沿着长边的两侧均固定设置有导向板，所述主体机箱上固定设置有与导向板相配合的导向架。
15.作为本发明进一步的方案：所述驱动齿条靠近主体机箱窗口的一侧固定设置有机箱挡板，所述主体机箱内壁上设置有用于对机箱挡板进行限位的限位板。
16.作为本发明进一步的方案：所述夹持部件包括多组呈环形阵列分布在下底座上的驱动滑块，所述驱动滑块滑动连接在下底座上，所述驱动滑块上通过连接杆固定连接有侧压板。
17.作为本发明进一步的方案：所述夹持部件包括固定安装在下底座上的夹持电机，所述夹持电机的输出端通过夹持轴固定安装有驱动架，所述驱动架上转动安装有多组驱动连杆，所述驱动连杆转动连接在同侧的驱动滑块上。
18.本发明的有益效果：
19.(1)通过气罐和气囊的方式实现对芯片键合进行加压，采用气压的方式加压方便对键合压力进行灵活调节，并且设置复位弹簧对芯片的加压起到缓冲给的作用，提高对芯片压紧键合的保护效果。
20.(2)为了方便对芯片进行取放，在主体机箱上安装有滑移组件，滑移组件用于驱动支撑座平移滑动，当需要放入芯片时，滑移组件带动支撑座向外移动，当芯片放置完成后，滑移组件带动支撑座移动到主体机箱内部，通过压合组件对芯片进行键合。
21.(3)为了确保芯片在移动和键合过程中保持稳定，支撑座上设置有夹持部件，夹持部件用于对芯片进行夹紧。
附图说明
22.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
23.图1是本发明整体的结构示意图；
24.图2是本发明支撑座的结构示意图；
25.图3是本发明驱动齿条与导向板的结构示意图；
26.图4是本发明滑移组件的结构示意图；
27.图5是本发明夹持部件的结构示意图。
28.图中：1、主体机箱；2、驱动气罐；3、伸缩气囊；4、压合组件；41、导向杆；42、下挡板；43、升降座；44、复位弹簧；45、压合座；5、导向架；6、滑移组件；61、驱动齿条；62、导向板；63、驱动电机；64、驱动轴；65、驱动齿轮；66、机箱挡板；7、支撑座；71、下支架；72、下底座；73、支撑柱；74、上撑板；75、导向槽；8、夹持部件；81、夹持电机；82、夹持轴；83、驱动架；84、驱动连杆；85、驱动滑块；86、连接杆；87、侧压板；88、防护垫；9、限位板。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
30.请参阅图1所示，本发明为一种芯片键合辅助加压装置，主体机箱1的一侧设置有用于取放芯片的窗口，主体机箱1内部设置有压合组件4和支撑座7，支撑座7用于放置芯片，压合组件4用于对芯片进行压紧键合；压合组件4包括固定安装在主体机箱1内的多个导向杆41，导向杆41的下端固定设置有下挡板42，下挡板42对升降座43起到限位作用，导向杆41上滑动安装有升降座43，升降座43下端固定设置有压合座45；主体机箱1顶部固定设置有驱动气罐2，驱动气罐2的输出端通过伸缩气囊3与升降座43相连；通过驱动气罐2向伸缩气囊3内进行充气或者将伸缩气囊3内的气体抽出，当伸缩气囊3内充入气体时，则带动升降座43向下移动，利用压合座45将芯片进行压紧键合，当伸缩气囊3内气体排出时，则升降座43向上移动，松开对芯片的压紧，便于将键合后的芯片取出。
31.由于伸缩气囊3内充入气体可以带动升降座43向下移动，当伸缩气囊3内气体排出时，升降座43的上升复位效果不佳，因此为了确保升降座43的稳定上升复位，在导向杆41外周套设有复位弹簧44，复位弹簧44两端分别连接在主体机箱1和升降座43上，通过复位弹簧44的弹性作用对升降座43进行上升复位，同时复位弹簧44的弹性作用可以使得升降座43在下降时起到一定的缓冲作用，可以有效对芯片压紧键合起到保护的作用，采用气罐和气囊的方式实现对芯片键合进行加压，采用气压的方式加压方便对键合压力进行灵活调节，在压合座45和支撑座7上均设置有压力传感器，用于对芯片加压进行精准调节。
32.为了确保对芯片键合压紧的保护作用，芯片在键合时处于主体机箱1内部，而为了方便对芯片进行取放，在主体机箱1上安装有滑移组件6，滑移组件6用于驱动支撑座7平移滑动，当需要放入芯片时，滑移组件6带动支撑座7向外移动，当芯片放置完成后，滑移组件6带动支撑座7移动到主体机箱1内部，通过压合组件4对芯片进行键合。
33.请参阅图1和图4所示，滑移组件6包括滑动设置在主体机箱1上的驱动齿条61和固定安装在主体机箱1上的驱动电机63，支撑座7固定安装在驱动齿条61上，驱动电机63的输出端固定连接有驱动轴64，驱动轴64上固定安装有与驱动齿条61啮合连接的驱动齿轮65，通过驱动电机63带动驱动轴64转动，驱动轴64带动驱动齿轮65转动，利用齿轮与齿条的啮合传动带动驱动齿条61在主体机箱1上滑动，可以实现将支撑座7的平移驱动。
34.当支撑座7移动到主体机箱1外部时，则位于主体机箱1外侧的驱动齿条61上的重量过高，为了确保支撑座7和驱动齿条61的平稳性，因此需要对驱动齿条61进行限位，请参阅图1和图3所示，驱动齿条61沿着长边的两侧均固定设置有导向板62，主体机箱1上固定设置有与导向板62相配合的导向架5，同时导向板62的设置可以提高驱动齿条61移动时的稳定性。
35.主体机箱1上设置的窗口为了方便对芯片进行取放，当对芯片进行键合时，必要时需要对芯片进行加热确保键合效果，因此在主体机箱1内设置有加热器对机箱内温度进行升温，亦或者在压合座45内设置有加热丝，通过对压合座45进行加热实现对芯片键合的加热，同时为了确保主体机箱1内的保温效果，在驱动齿条61靠近主体机箱1窗口的一侧固定设置有机箱挡板66，主体机箱1内壁上设置有用于对机箱挡板66进行限位的限位板9，通过机箱挡板66将主体机箱1上的窗口进行封堵，确保对芯片的键合效果，同时利用限位板9对支撑座7的移动起到限位的作用，确保支撑座7移动位置的准确，提高对芯片键合的均匀加
压。
36.请参阅图1和图2所示，支撑座7包括下支架71，下支架71上固定设置有下底座72，下底座72上端固定设置有多个支撑柱73，支撑柱73上端固定设置有上撑板74，其中下支架71用于安装夹持电机81，下底座72用于安装夹持部件8，上撑板74则用于放置需要键合的芯片。
37.请参阅图2和图5所示，为了确保芯片在移动和键合过程中保持稳定，支撑座7上设置有夹持部件8，夹持部件8用于对芯片进行夹紧。
38.夹持部件8包括多组呈环形阵列分布在下底座72上的驱动滑块85，驱动滑块85滑动连接在下底座72上，下底座72上设置有与驱动滑块85相配合的导向槽75，导向槽75可以确保驱动滑块85的平稳滑动，驱动滑块85上通过连接杆86固定连接有侧压板87。
39.夹持电机81固定安装在下底座72下端，夹持电机81的输出端通过夹持轴82固定安装有驱动架83，驱动架83上转动安装有多组驱动连杆84，驱动连杆84转动连接在同侧的驱动滑块85上，通过夹持电机81带动驱动架83进行转动，驱动架83通过驱动连杆84带动驱动滑块85沿着导向槽75移动，利用侧压板87将芯片夹紧在上撑板74上。
40.当侧压板87对芯片进行夹紧时，为了提高对芯片的保护作用，在侧压板87上设置有防护垫88对芯片进行保护，并且侧压板87的上端与上撑板74的上端距离不超过芯片的高度，从而确保不会对芯片键合造成影响。
41.本发明的工作原理：当需要对芯片进行键合时，滑移组件6带动支撑座7移动出主体机箱1，将需要键合的芯片放置在上撑板74上，通过夹持部件8将芯片夹紧在上撑板74上，随后滑移组件6带动支撑座7移动到主体机箱1内，同时机箱挡板66将主体机箱1的窗口封闭，驱动气罐2向伸缩气囊3内充气，伸缩气囊3带动升降座43向下移动，通过压合座45将芯片进行压紧键合。
42.以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

技术特征：
1.一种芯片键合辅助加压装置，包括主体机箱(1)，所述主体机箱(1)的一侧设置有用于取放芯片的窗口，所述主体机箱(1)内部设置有压合组件(4)和支撑座(7)，所述支撑座(7)用于放置芯片，所述压合组件(4)用于对芯片进行压紧键合；其特征在于，所述压合组件(4)包括固定安装在主体机箱(1)内的多个导向杆(41)，所述导向杆(41)上滑动安装有升降座(43)，所述升降座(43)下端固定设置有压合座(45)；所述导向杆(41)外周套设有复位弹簧(44)，所述复位弹簧(44)两端分别连接在主体机箱(1)和升降座(43)上；所述主体机箱(1)顶部固定设置有驱动气罐(2)，所述驱动气罐(2)的输出端通过伸缩气囊(3)与升降座(43)相连。2.根据权利要求1所述的一种芯片键合辅助加压装置，其特征在于，所述主体机箱(1)上安装有滑移组件(6)，所述滑移组件(6)用于驱动支撑座(7)平移滑动。3.根据权利要求1所述的一种芯片键合辅助加压装置，其特征在于，所述支撑座(7)包括下支架(71)，所述下支架(71)上固定设置有下底座(72)，所述下底座(72)上端固定设置有多个支撑柱(73)，所述支撑柱(73)上端固定设置有上撑板(74)。4.根据权利要求3所述的一种芯片键合辅助加压装置，其特征在于，所述支撑座(7)上设置有夹持部件(8)，所述夹持部件(8)用于对芯片进行夹紧。5.根据权利要求2所述的一种芯片键合辅助加压装置，其特征在于，所述滑移组件(6)包括滑动设置在主体机箱(1)上的驱动齿条(61)和固定安装在主体机箱(1)上的驱动电机(63)，所述支撑座(7)固定安装在驱动齿条(61)上，所述驱动电机(63)的输出端固定连接有驱动轴(64)，所述驱动轴(64)上固定安装有与驱动齿条(61)啮合连接的驱动齿轮(65)。6.根据权利要求5所述的一种芯片键合辅助加压装置，其特征在于，所述驱动齿条(61)沿着长边的两侧均固定设置有导向板(62)，所述主体机箱(1)上固定设置有与导向板(62)相配合的导向架(5)。7.根据权利要求5所述的一种芯片键合辅助加压装置，其特征在于，所述驱动齿条(61)靠近主体机箱(1)窗口的一侧固定设置有机箱挡板(66)，所述主体机箱(1)内壁上设置有用于对机箱挡板(66)进行限位的限位板(9)。8.根据权利要求4所述的一种芯片键合辅助加压装置，其特征在于，所述夹持部件(8)包括多组呈环形阵列分布在下底座(72)上的驱动滑块(85)，所述驱动滑块(85)滑动连接在下底座(72)上，所述驱动滑块(85)上通过连接杆(86)固定连接有侧压板(87)。9.根据权利要求8所述的一种芯片键合辅助加压装置，其特征在于，所述夹持部件(8)包括固定安装在下底座(72)上的夹持电机(81)，所述夹持电机(81)的输出端通过夹持轴(82)固定安装有驱动架(83)，所述驱动架(83)上转动安装有多组驱动连杆(84)，所述驱动连杆(84)转动连接在同侧的驱动滑块(85)上。

技术总结
本发明公开了一种芯片键合辅助加压装置，包括主体机箱，所述主体机箱的一侧设置有用于取放芯片的窗口，所述主体机箱内部设置有压合组件和支撑座，所述支撑座用于放置芯片，所述压合组件用于对芯片进行压紧键合；所述压合组件包括固定安装在主体机箱内的多个导向杆，所述导向杆上滑动安装有升降座，所述升降座下端固定设置有压合座；所述导向杆外周套设有复位弹簧，所述复位弹簧两端分别连接在主体机箱和升降座上；本发明通过气罐和气囊的方式实现对芯片键合进行加压，采用气压的方式加压方便对键合压力进行灵活调节，并且设置复位弹簧对芯片的加压起到缓冲给的作用，提高对芯片压紧键合的保护效果。合的保护效果。合的保护效果。


技术研发人员：李联勋 刘文龙 李海凤
受保护的技术使用者：安徽积芯微电子科技有限公司
技术研发日：2023.03.22
技术公布日：2023/7/12